太阳能光伏发电存在的问题及促进措施

庾晋

在化石能源顶峰的大背景以及减排等问题约束之下，人们对新能源大肆追求，最热的领域当属太阳能。太阳照射地球一个小时产生的能源，足够目前世界全年的能源需求。因此，使用太阳能被看作是我们摆脱对石油依赖的终极途径。如果我们能够以节约资源的方式利用太阳能，获得能源净利润，我们便真正称得上是拥有了取之不尽、用之不竭的能源。

一、太阳能光伏发电前景广阔

进入新世纪以来，太阳能光伏产业已成为当今世界最受关注的新兴产业之一。光伏发电是利用太阳能和半导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能，并使之转变成电能的直接发电方式，是当今主流的太阳能发电方式。光伏发电不需要燃料，无气体排放，属于 “绿色”产业，具有无污染、安全、长寿命、维护简单、资源永不枯竭和资源分布广泛等特点，被认为是21世纪最重要的新能源，可广泛应用于航天、通讯、能源、农业、办公设施、交通以及民宅等领域。

近年来，太阳能光伏作为一种清洁可再生的新能源产业，受到世界各国的普遍关注和重视。许多国家政府都在加大对该产业的政策支持力度，将太阳能光伏等新能源产业作为引领经济发展的重要举措。中国的光伏产业通过技术引进和创新，产业规模迅速壮大，目前已发展成为全球最大的光伏产业制造基地之一。未来中国光伏并网电站主力市场将主要聚集在中国西部，这里具备承载带动中国光伏产业发展的地域优势。例如，陕西省具有发展太阳能光伏产业独特优势，硅矿石、电力等资源供给充足，人才优势明显，拥有近千名科研人员和1万多名相关专业的在校大学生，光伏产业布局完整，设备配套能力较强，具备了加快发展的良好条件。

目前，中国正在大力推动新能源产业的发展。在加大水电、核电、太阳能和风能设施建设的同时，中国计划在2010年前，将新能源消费比例提高到10%，2020年前达到15%。2009年9月，国家主席胡锦涛在联合国气候变化峰会上表示，争取到2020年使中国“非化石能源”占一次能源消费比重达15%左右。这一目标数字已被写进《新能源产业振兴发展规划（草案）》，“到2020年，新能源发电占电力总装机容量的比重达15%”。其中，太阳能发电装机规模在2011年、2020年将分别达到200万千瓦和2000万千瓦。前不久，国务院总理温家宝向首都科技界发表题为《让科技引领中国可持续发展》的讲话，强调要高度重视和发展新能源产业等新兴战略性产业。

我国新能源资源丰富、潜力巨大，发展新能源可以收到“一石三鸟”的效果:一是可以减少对石油的依赖；二是应对当前国际金融危机，扩大内需、拉动投资、增加就业，为金融危机后提供一个新的经济增长点；三是应对气候变化，调整能源结构，减少二氧化碳的排放，推动能源可持续发展；四是抢占未来经济发展的制高点，推动人类进入一个绿色发展模式，提升中国能源的国际竞争力。

成思危指出，通过发展新能源，逐步建立起低碳的能源系统、技术体系和产业结构，逐步向低碳经济转型，最后形成与低碳发展相适应的生产方式和消费模式，这是将来的一个大趋势。前三次产业革命分别由蒸汽机、电力和电脑为引领，第四次产业革命将迎来以新能源为引领的能源革命。目前，我国正在修订《可再生能源法》，编制新能源产业发展规划，推进这一新兴战略性产业加快发展。

二、太阳能光伏行业发展存在的问题

1.产能相对过剩

为了引导多晶硅产业健康发展，避免产业过度竞争，促进节能减排，国家将多晶硅产业列为产能过剩的行业，通过采用经济、行政等手段，坚决抑制多晶硅产能过剩和重复建设的势头。

当前，全国许多省区市都出现新能源发展热潮，100多个城市提出建设新能源基地。2008年我国多晶硅产能2万吨，产量4000吨左右，在建产能高达约8万吨，产能明显过剩。在短短2年间,一个原本高投入、高回报、进入门槛高的朝阳行业转眼间变成产能过剩行业,这再次显示了在目前中国大工业时代各产业领域发展的一个共性——供不应求-大小项目一起上-产能过剩-淘汰落后产能。

由于整个光伏行业缺乏协调性，少数企业确实存在打价格战的做法,损害了中国产品的整体形象。比如，在欧洲正在调查中国光伏产品倾销的当下,国内一家著名光伏企业却对国外媒体表示其销售价格低于生产太阳能电池板的边际成本,从而被国外媒体找到把柄大做文章。

2.市场和原料在外

我国光伏发电市场发展缓慢，目前太阳能光伏产业两头在外,即上游的多晶硅材料和最下游的应用都在国外。国内生产的太阳能电池98%用于出口，相当于大量输出国内紧缺的能源。2008年,中国的太阳能电池产量为2GW,是世界第一大制造基地,也是第一出口大国。保守估计,德国市场占到中国出口三分之二以上,加上意大利、西班牙、希腊等,整个欧洲市场占中国出口近九成。中国光伏企业曾寄望美国市场能够取代德国,但美国新能源法通过不久,这一产业在未来一两年内尚不能形成大规模需求。因此,德国的一个喷嚏已足以让整个中国光伏产业感冒。

原料在外这块，全球有四个国家，美国、日本、德国、俄罗斯能生产比较好的多晶硅，这四个国家都是生产半导体的。我们国家也能生产，但产业程度不一样、技术含量也不一样。至于环保方面，能耗距离国外先进水平还差的很远，应该说我们国家没有什么特别成熟的企业。

由于光伏是典型的“两头在外”产业，这意味着在中国消耗了大量能源，造成了大量污染，却生产出了所谓清洁能源，这也是人们质疑光伏产业的重要原因。

3.成本相对较高

在世界范围内，太阳能取得了突飞猛进的发展，但是太阳能的使用比重远不及全球总能耗的1%。高成本是造成太阳能没有受到广泛应用的重要原因。由于阳光只在白天照射，而且白天还不一定有阳光。如果要完全依赖太阳能，必须找到储存太阳能的方法。迄今为止，我们还没有找到经济合算的方法储存太阳能。目前研制的两种方法——压缩空气及电池储存都非常昂贵。

目前世界大厂瓦克生产多晶硅的成本在25-30美元/公斤左右，国内一般的厂子在70美元/公斤左右，且国际七大厂质量比国内大部分产品更为优质。在这种情况下，下游的企业当然愿意进口。这种50-60美元/公斤的价格,相比国际七大多晶硅厂商25-30美元/公斤的生产成本,利润也足够丰厚。正如江苏中能硅业副总经理吕锦标所说,他们2006年进入这个行业的时候,当时价格是30-40美元/公斤,后来涨到300-400美元/公斤带来的利润是非常态,目前这种利润才是行业的常态。当那些单条生产只有300吨至多1000吨的项目,生产成本仍然停留在80美元/公斤,更要命的是,这样的规模根本无法再降低成本,那么面临的只有停产造成的巨额亏损。

迄今为止，最为成功的光电薄膜技术是碲化镉。但薄膜技术需要依靠碲，而碲是世界最稀有的金属之一，应用于内存芯片、光盘，并且被用做铅和铜的强化剂。2000～2006年，碲价上涨了7倍多，上涨速度超过了其他所有商品。目前，以碲为原料的太阳能电池提供的能源仅占世界能源需求的1%。只要薄膜技术得到显著提高，碲需求必定节节攀升。有些地质学家认为，即使在现有使用情况下，到2020年，碲也会变得十分紧缺。显而易见，只要薄膜太阳能电池的生产扩大，必然会导致碲的短缺。多数碲都来自铜的精炼，但能源价格上涨，铜的开采成本变得高昂。这样，碲价也愈加面临着上涨的压力。

4.综合能耗较大

光伏发电是环保产业，但光伏电池所用的多晶硅在提炼过程中，耗电量却比素有“电老虎”之称的电解铝还要高。目前国外领先企业使用改良西门子法生产多晶硅，综合电耗在150千瓦时/千克以下；而我国部分企业由于工艺水平相对落后，综合电耗达到200-300千瓦时/千克。

有专家测算过位于四川当地一家多晶硅生产商的耗电情况。目前，该企业制造一公斤多晶硅的用电量约为160千瓦时，也就是说，1吨多晶硅要耗电1.6万千瓦时，这在国内已经是领先水平了。 目前国内提炼多晶硅耗电量基本在2万千瓦时/吨。而被定义为高耗能行业的电解铝，用电量约是1.45万千瓦时/吨。显然，多晶硅耗电量比电解铝还要高。

制造多晶硅要消耗这么大的电量，而太阳能电池的其他制造环节对电力的需求也较高。太阳能电池加工过程中，有一道中间工艺叫做切片。除切割设备要用电之外，空压机、冷冻机等也要耗电。比如切一片重达22公斤的多晶硅就要用640度的电。按江苏这边的电价计算，多晶硅切片约耗电30元/公斤左右。

5.质量存在差距

“在全球多晶硅行业要站稳脚跟，首先是产品质量要好，其次要有成本效应，这就需要实现一体化的生产。”全球最大的多晶硅生产商之一德国瓦克集团董事奥古斯特·威廉姆斯说。众所周知，目前制约国内多晶硅产业发展的最大瓶颈在于，核心技术的缺失导致企业的成本过高，产品的质量也无法保障，因此很难与国际巨头进行竞争。国内生产线多为1000吨左右，多是落后技术，提纯的多晶硅含的硼、磷、铜等杂质较多。08年国内被退货的多晶硅，大都是因为杂质问题。

6.单线产能低下

多晶硅项目是一个高能耗的产业,没有达到3000-5000吨单生产线规模优势时,对环境的污染和规模不经济带来的高成本,不可避免。目前国内及国际主流配置为新上产能为单线5000吨以上，且有共用设备，技术工艺更为高端，成本大幅减低，未来企业的竞争将是以万吨级的产能作为标准。

2007年年末,多晶硅价格曾达到400美元/公斤的天价,到2008年年中,市场现货价格一度高达450美元/公斤。而与此相对应的是,当时投入的1500吨/年的生产线甚至更小的百吨生产线,即使因为规模尚不够经济,其综合成本也不会超过80美元/公斤。当时甚至200-300吨/年的小项目都纷纷上马涌向这座“金矿”。绝大多数小企业实际上并未有一个长期发展的规划,只是希望能够赚上一票。而当地政府为了拉动GDP的增长,将其纳入产业支持目录,一路绿灯可以想见。

09年9月10日，工信部电信司在洛阳中硅召开了多晶硅及光伏产业合作发展会议，与会的企业包括赛维LDK、江苏中能、新光硅业、大全光伏等6家行业一线企业。当时工信部问到他们一些生产规模到底多大才是规模经济时，有提到5000吨的，也有提到3000吨的，不过即使按照单线3000吨规模，那么目前整个多晶硅行业，能够达标的项目只有个别。

7.污染问题突出

虽然太阳能是绿色能源,但太阳能上游的组件和硅原料却是一个高污染行业。产品的制造过程中，会排出四氯化硅、氯化氢、氢气等尾气。特别是四氯化硅，如果不做处理，就会溶解变为盐酸等物质，将污染土壤。与很多高耗能、高污染行业一样,欧洲国家无法承受其在本国生产的负面影响,中国得以成为太阳能世界制造中心的原因也基于此。

目前普遍采用的是碳还原法，生成的物质既有硅，同时还伴随着大量的二氧化碳。在耗费大量电能之外，二氧化碳的生成直接带来了温室气体的排放，这与目前国家所提倡的低碳经济发展宗旨明显相悖。根据我们测算，每生产一公斤工业硅需要两公斤的碳，相应生成两公斤的二氧化碳。

以前用西门子法生产多晶硅，副产物四氯化硅这一剧毒物质没有得到有效处理，要么生成后被就地掩埋，要么卖给下游企业作为生产原料。近几年国内企业开始大量引进国外通用的改良西门子法，开始对四氯化硅进行工业处理。一般是采用热氢化技术和氯氢化技术生成三氯氢硅，进行循环利用再次生产多晶硅。但无论是热氢化还是氯氢化，四氯化硅单次循环生成三氯氢硅的转化率只能达到20%—30%之间。按照目前的生产水平，制成一吨的多晶硅要伴随10至15吨的四氯化硅副产物的生成，副产物要比主要产品多的多。有一种说法可以进行多次循环，最终达到100%的处理效果。单次循环过程要耗费10度电，这占整个多晶硅过程能耗的近1/10。

8.行业组织松散

由于产品长期出口,中国光伏行业内的企业往往各自为战、组织松散,在需要一致对外的时候难以统一。光伏企业以前并没有注重行业内的合作,在遭遇反倾销的危机,产业协调一致非常必要。但实际上中国光伏行业里却并没有一个公认的行业组织和协调机制,来协调大厂之间、大厂与小厂之间错综复杂的利益关系,仅有的几个省级光伏产业协会能够起到的作用也非常有限。

三、促进太阳能光伏行业的发展

2009中国光伏发电高峰论坛上，专家一致认定，虽然全球太阳能光伏产业进入了调整阶段，但发展大势不会改变，太阳能产业是新能源产业中最富前景的产业。所以,对已投产并有良好基础的多晶硅企业,可调整发展脚步,苦练内功,稳定系统,提高质量,降低消耗,应对市场变化。对人才资金实力雄厚的在建多晶硅企业,借市场萧条、原材料价格低迷之际,用低成本完成项目建设,等待经济复苏;对无技术保障、无人才和资金优势的企业,宜借此机会,调整发展方向,尽可能减少损失,有能力的企业可以兼并重组。

1.促进产业升级

对于众多能源企业来说，迅速适应新的形势、加快结构优化、提高经营水平、避免投资过热等是迫在眉睫的大事。09年9月26日，国务院发布《国务院批转抑制部分行业产能过剩若干意见的通知》，对六大行业的产能过剩和重复建设进行了严格限制，其中，多晶硅赫然在列。国家发改委能源研究所副所长李俊峰在中国清洁能源国际峰会上曾表示，政府对多晶硅产业作出产能过剩的判断，实际意在控制新能源产业出现的低水平重复建设。同时，对高水平的产能依旧持支持态度，例如国家着手限制耗电较高的多晶硅项目，但对耗电量较低的多晶硅项目还是比较鼓励的。

09年9月26日，国务院发出《批转发展改革委等部门关于抑制部分行业产能过剩和重复建设引导产业健康发展若干意见的通知》，多晶硅和被列入应“调控和引导”的行业。这一通知明确:新建多晶硅项目规模必须大于3000吨/年，到2011年前淘汰综合电耗大于200千瓦时/千克的多晶硅产能。

目前，无论装机容量还是实际发电量，新能源所占的比例还相当小。国家发改委能源研究所副所长李俊峰指出，国务院通知中并没有说新能源过剩了，并没有限制高水平建设，限制的是低水平重复建设。比如，综合电耗220千瓦时/千克的多晶硅产能不批了，但电耗150千瓦时/千克的项目还是支持的。地方利益和中央利益不同步协调的矛盾,再次体现出来。

2.淘汰高污染企业

多晶硅并不是一个高污染行业,只有做不好才会造成污染。污染有两种原因:一是资金不投入,二是技术达不到水平。为此,国家应该加强规范,把高能耗和高污染的企业淘汰出局。未来政府应该提高企业进入的环保门槛。环保不达标的企业规模再大都不能进入这一行业。国家制定针对多晶硅产业健康发展的引导政策，更多应该从提高环保门槛的角度入手。这也将会成为未来的政策发展方向。

09年11月18日，河北英利集团对外宣布，旗下六九硅业有限公司多晶硅一期项目首次采用新硅烷法生产多晶硅。 该项目首次采用的新硅烷法生产多晶硅，具有其他传统工艺方法无可比拟的节能、环保等巨大优势。新工艺生产中不产生难处理的四氯化硅等废弃物，同时综合耗电可降低38%，生产成本降至28美元/千克左右，大大低于行业平均水平。

新硅烷法最大特点就是采用闭环生产，不对环境造成污染。生产中不产生四氯化硅，并且采用3种回收工艺，分别将副产物氟化铝钠、氢气、硅烷加以回收，用作原料投入再生产，最终生成高纯的多晶硅和硫酸盐两种产品。业内有关人士评价，对国内整个光伏产业而言，新硅烷法提供了一种新的工艺路线，对国内多晶硅产业的影响将是革命性的。

六九硅业厂区内的尾气回收系统所占面积几乎相当于生产准备区。系统每小时可回收氢气53.6千克，回收的氢气将用于氢化铝钠生产，年可节约1336万元;液氮气化回收3.76万吨，年节约1000多万元;CVD反应器余热产生的蒸汽每小时可达1668立方米，循环回收利用年可节约资金3807万元。

3.促进能耗下降

在改良西门子法中，将副产物四氯化硅氢化为三氯氢硅是有效利用资源、降低多晶硅生产成本的一个关键步骤。传统的热氢化方法是在高温(1250℃)和高压(0.5MPa)下进行的，其缺点是高能耗和高成本；而冷氢化工艺在500℃的温度下即可完成反应，这种技术不仅能降低生产过程中的能耗，而且还可以减少80%的占地面积，经测算，每生产1千克多晶硅，利用冷氢化技术将比热氢化技术减少10美元成本。

从全球范围来看，改良西门子法采用热化学气相反应路线，这是其能耗高、生产成本高的根本原因，我们应该着重发展低成本多晶硅新技术产业，用等离子体增强化学气相反应与流化床结合的技术逐步取代改良西门子法。

4.促进行业联合

政府和企业必须进一步联合推动,制定相关政策,建立产业联盟,提高多晶硅产业的进入门槛,产学研用联合促进我国多晶硅行业迈上一个新台阶。国内太阳能产业链上下游企业科研联合攻关是提高我国光伏产业竞争力行之有效的措施。他建议国家应该牵头搞一个千吨级的企业,国家支持一部分资金,由参与的企业进行投资,把工程技术人员及专家集中起来,共同开发,技术对参与企业开放,这样可以避免各个企业的低水平重复开发,减少资源浪费,推动行业整体技术水平的提高。无锡尚德准备联合硅材料、硅片、电池及组件、设备以及金融等上下游企业联合参与大型光伏电站招标,使产业链的各个环节有一个理性的利润,以此来大幅降低光伏电站的成本。无锡尚德的奋斗目标是在2012年把光伏发电成本降到每千瓦时1元,那时这个市场就会真正启动了。

太阳能光伏产业链很长,政府应该搭建一个好的平台,让每个环节上的优秀企业参与进来,走联合研发和市场化运作的道路。对企业来讲,最核心的就是降低成本,提高质量。多晶硅企业要适当开放,每个企业在技术、工艺、质量管理、经营理念等方面都有自己的长处,应该成果共享,整合资源。

5.应作为战略产业考虑

虽然新能源前景广阔，但现在只是刚刚见到一丝曙光。我们在大力发展新能源的同时，也要保持清醒的头脑——新能源还远没有到“唱主角”的时候。新能源是未来的希望，但不是今天的支柱。

发展光伏发电，目前对中国来说是一个比较奢侈的东西，还不到大规模放开发的时候。回顾世界能源发展的历史，每一次能源转型都要经历艰巨、长期的发展过程。尽管石油和煤炭等化石能源是导致全球气候变暖的原因之一，但世界对化石能源的依赖将长期存在，未来数十年新能源都难以占据主流地位。我们需要几十年的努力才能把新能源产业真正打造出来。